construção e validação de um instrumento para avaliar

83
CONSTRUÇÃO E VALIDAÇÃO DE UM INSTRUMENTO PARA AVALIAR A
APRENDIZAGEM DOS ESTUDANTES EM ELETROMAGNETISMO.
Marcos Mitsuo Minegishi83
Geide Rosa Coelho84
RESUMO: Apresentamos uma pesquisa de caráter instrumental, cujo objetivo principal foi
desenvolver e validar um instrumento quantitativo para avaliar o entendimento conceitual dos
estudantes em eletromagnetismo. O desenvolvimento desses instrumentos se faz necessário,
pois, para analisar o desenvolvimento conceitual dos estudantes é preciso que tenhamos
instrumentos validos para que possamos interpretar a complexidade dos conceitos de
eletromagnetismo e o entendimento desses conceitos por parte dos estudantes. Utilizamos o
tratamento Rasch para dados dicotômicos, para análise dos dados, pois por meio deste,
podemos ordenar os itens do questionário por nível de complexidade e ordenar os estudantes
quanto aos seus entendimentos dos conceitos de eletromagnetismo. O instrumento
desenvolvido mostrou-se válido e constituiu-se como uma importante ferramenta para o
professor.
Palavras-chave: Aprendizagem conceitual. Eletromagnetismo. Instrumento
quantitativo. Tratamento Rasch.
Abstract: We present an instrumental nature survey. The main objective of the research was to
develop and validate a quantitative instrument to assess student’s conceptual understanding of
electromagnetism. The development of these instruments is necessary. To examine the
conceptual development of students in this area, we must have valid and reliable instruments to
interpret the complexity of the electromagnetism concepts and the understanding of these
concepts by the students. The Rasch treatment for dichotomous data analysis allowed
transforming data not directly measurable on psychometric interval scales, allowing the
ordination of these questionnaire items by level of complexity and also the ordering of the
students regarding their understanding on the concepts of electromagnetism. It has proven to
be a valid and reliable instrument for the proposed objectives and established itself as an
important tool for the teacher to reflect on their teaching actions.
Keywords: Conceptual learning. Electromagnetism. Qualitative instruments.
Rasch treatment.
83
Licenciado em Física do Centro de Ciências Exatas da Universidade Federal do Espírito
Santo. Email: [email protected].
84
Doutor em Educação, Professor do Centro de Educação da Universidade Federal do Espírito
Santo, Professor dos programas de Pós-Graduação em Educação e Ensino de Física também
da Universidade Federal do Espírito Santo.
84
INTRODUÇÃO
Um consenso entre os professores e pesquisadores da área de ensino
de ciências, é que ao final da escolarização básica o estudante deve ter
aprendido os principais modelos da ciência e os diversos conceitos envolvidos
em sua construção. Para atender a esse propósito é preciso investigar a
aprendizagem dos estudantes nos diversos domínios da física. Segundo
Brasil85, a partir das diretrizes estabelecidas pelo PCN – Parâmetros
Curriculares Nacionais – para o Ensino Médio, os conhecimentos da Física
ganharam novos significados que são voltados para a formação de um cidadão
contemporâneo, atuante e solidário, com instrumentos para compreender,
intervir e participar na realidade. Levando em consideração essas diretrizes, o
ensino de física no Ensino Médio deve ter como objetivo a formação de
cidadãos capazes de compreender e participar do mundo em que vivem,
mesmo que estes não tenham mais qualquer contato escolar.
Maloney, et al.86, sinalizam que o magnetismo e a eletricidade envolvem
uma área conceitual muito ampla que ainda depende do entendimento de
outros domínios como força, energia e campo. Diferente dos conceitos de
mecânica em que o estudante pode estar mais familiarizado, pois os
fenômenos
são
visualizados
mais
facilmente
no
seu
cotidiano,
o
eletromagnetismo exige um nível de abstração maior por parte dos alunos, pois
sua familiarização em situações concretas com esse assunto pelo estudante é,
em geral, menor.
O PCN sinaliza que o desenvolvimento da abstração deva ser gradual e
por este estar diretamente associado ao desenvolvimento conceitual,
consideramos que a construção e validação de instrumentos para avaliar a
aprendizagem conceitual dos estudantes de eletromagnetismo possam auxiliar
o professor de física ao oferecer parâmetros em relação ao desenvolvimento
conceitual de cada estudante de eletromagnetismo, auxiliando na tarefa de
fazer com estes conceitos tenham um significado para os estudantes. Assim,
85
BRASIL 2006.
86
MALONEY, D.P.; O’KUMA, T.L.; HIEGGELKE, C.J.; HEUVELEN, A.V.. 2001.
85
nessa pesquisa estabelecemos como objetivo geral, desenvolver e validar um
instrumento para avaliar o entendimento conceitual dos estudantes em
eletromagnetismo
e,
como
objetivo
específico
pretendeu
analisar
o
entendimento de estudantes de Ensino Médio referentes aos conceitos de
eletromagnetismo
e
Interpretar
os
conceitos
que
apresentam
maior
complexidade de entendimento por parte dos estudantes.
CONCEPÇÕES ALTERNATIVAS E MODELOS MENTAIS
Vamos iniciar nossa discussão trazendo a interpretação de Anderberg
apud Coelho87 para a palavra concepção. Segundo o autor a concepção pode
ser entendida como “conteúdos de pensamento que dão significado a um
referencial intencionado” ou ainda como os “resultados de uma relação
qualitativa entre o indivíduo e o fenômeno a ser explorado”88. Já em relação às
“concepções alternativas”, Coelho89, sinaliza que pode ser entendido como
concepções que representam entendimentos parciais ou incompletos com
relação às acepções científicas de um determinado conceito que as pessoas
usam para dar significado ao mundo.
Uma série de estudos foi realizada na década de 1970 para mapear e
interpretar concepções dos estudantes sobre temas científicos que são
ensinados nas escolas de Educação Básica e em Universidades. Um desses
estudos foi o CSEM (Conceptual Survey of Electricity and Magnetism)
realizados por Maloney et al.90. Nesta pesquisa foi construído um instrumento
no formato de questionário com 32 itens de múltipla escolha. A partir da análise
dos resultados obtidos nesse estudo foi possível detectar uma série de
dificuldades que os estudantes têm na aprendizagem neste domínio da física,
além de dar aos professores de física, dados que servem para suas reflexões a
respeito do currículo e a metodologia de ensino empregado nas salas de aulas.
Nos últimos anos houve um crescente interesse na pesquisa de
modelos, analogias e modelos mentais. Tal fato se deve ao esgotamento do
87
2011
ANDERBERG, 2000 apud COELHO, 2011, p.22
89
COELHO, G. R. 2011.
90
2001
88
86
programa de pesquisas de concepções alternativas e para a necessidade de
“[...] encontrar novos instrumentos para superar as conhecidas dificuldades de
se ensinar e aprender Ciências”91.
Para Borges, um modelo mental é o
conhecimento sobre uma determinada questão ou domínio que usamos para
pensar sobre eles por meio de uma simulação mental. A inferência que alguém
faz sobre um determinado tema depende do modelo adotado por este
indivíduo. Aprender, usando essa abordagem, para Borges implica em construir
modelos mentais mais produtivos para pensar e falar sobre um sistema. Em
uma análise de estudos de concepções de estudantes, apontou-se que existe
uma tendência na evolução de tais concepções92. Para Borges, uma similar
progressão deve ocorrer utilizando a abordagem dos modelos mentais.
Nesta pesquisa seguimos a abordagem dos modelos mentais e nos
baseando nos estudos de Borges. Em um estudo sobre modelos mentais de
eletromagnetismo, este autor criou um instrumento que foi capaz de captar
modelos mentais a partir daquilo que um modelo qualquer pode responder:
Como é o sistema? Como funciona? O que faz? E para que serve? Este
instrumento consistia em diversas situações problemas que sujeitos com
diferentes experiências/conhecimentos sobre o tema eletromagnetismo93,
tinham que resolver. Alguns dos principais modelos encontrados pelo autor
nessa pesquisa foram confrontados com algumas concepções detectadas pelo
instrumento desenvolvido nesta pesquisa.
TRATAMENTO RASCH
A partir da perspectiva Rasch, as soluções para muitos problemas de
medições inquietantes são obvias e computacionalmente triviais, desde que o
instrumento seja adequado. Segundo Mead94, esta simplicidade é ponto forte
do tratamento Rash. Os modelos Rasch usam “dados observáveis de forma
qualitativa para construir medidas intervalares de grandezas não observáveis
91
BORGES, A. T. 1998,: p. 7
DRIVER, R., LEACH, J., SCOTT, P. and WOOD-ROBINSON, V. 2008.
93
Os sujeitos da pesquisa eram compostos técnicos em eletricidade, estudantes do 1º ano e do
3º ano do Ensino Médio, estudantes de um curso técnico, engenheiros e professores de física.
94
MEAD, R. A, 2008.
92
87
como o parâmetro de um indivíduo e o parâmetro do item produzido, dessa
forma, faz medidas comparáveis”95.
Como temos o propósito de validar instrumentos para analisar o
entendimento dos estudantes dos conceitos do eletromagnetismo, segundo
Mead, informações sobre os parâmetros dos itens e as estatísticas fornecidas
pela análise Rasch serão utilizados para atender a esse propósito. Os modelos
da família Rasch são utilizados para examinar especialmente a hierarquia entre
as performances das pessoas ou dos itens que compõem um teste,
apresentando em uma mesma escala logit, a proficiência das pessoas e a
estimativa para a dificuldade dos itens. Esses modelos convertem uma escala
ordinal em uma escala intervalar produzindo medidas comparáveis. Outro fator
associado à natureza desses modelos é que eles obedecem ao princípio da
objetividade específica. Segundo esse princípio é possível você comparar a
proficiência das pessoas sem fazer referência aos itens, da mesma forma é
possível analisar os itens sem se referir à proficiência das pessoas. Outros dois
pontos fortes da modelagem Rasch são a unidimensionalidade, quando há
somente uma dimensão medida pelo conjunto total dos itens; e a
independência local dos itens, ou da objetividade específica. Fazendo ajustes
no instrumento é possível atingir bons parâmetros quanto a estes pontos.
Nesta pesquisa, utilizamos o mais familiar dos modelos da família Rasch, que é
o modelo para a análise de dados dicotômicos.
CONSTRUÇÃO DO INSTRUMENTO E A COLETA DE DADOS
A construção de instrumentos à mensuração educacional é muito
importante para estabelecer reflexões dos educadores sobre suas ações
pedagógicas. Para Raymundo96, com a experiência de pesquisadores que se
dedicaram à construção de tais instrumentos, foi possível estabelecer três
princípios no que se refere à construção desses instrumentos:
95
WRIGHT, B. D., LINACRE, J. M. 2008.
96
RAYMUNDO, V. P., 2009, p. 86-93
88
O primeiro princípio diz que a medida do desempenho escolar
é fundamental para uma educação eficiente; o segundo afirma
que os instrumentos de medida facilitam as observações que o
professor faz do desempenho do aluno. O terceiro diz que
todos os objetivos educacionais importantes podem ser
97
mensurados .
Mas para atingir estes princípios, segundo Raymundo (2009), o
construtor desses instrumentos deve minimizar a possibilidade de julgamentos
subjetivos além de transformar um teste num instrumento hábil, com objetivos
de verificação e avaliação. Para tanto, é importante que o instrumento possua
dois requisitos básicos: a fidedignidade e a validade. A construção de um teste
que utiliza medidas psicométricas “[...] só é possível devido à acessibilidade a
computadores e a pacotes estatísticos”98. É o caso de nossa pesquisa, pois
envolve tais medidas e a análise de dados foi feita utilizando um programa
computacional
que
foi
construído
utilizando
cálculos
matemáticos
probabilísticos.
A construção do instrumento desta pesquisa procurou seguir as
recomendações acima e foi realizada em forma de um teste com questões que
enfocam os principais conceitos e diversas concepções alternativas e modelos
mentais
em
Eletromagnetismo
amplamente
difundidas
na
literatura
educacional. Foram gerados dois testes a partir de um banco de quarenta itens
sendo que cada item é vinculado a uma questão que apresenta uma situação
problema em eletromagnetismo. Cada questão vem seguida de dois a seis
itens. Questões de vestibular e do ENEM foram adaptadas para a criação deste
banco. Um teste foi aplicado na turma do 4º ano do curso técnico em
eletrotécnica e outro na turma de 3º ano do curso técnico em mecânica, ambos
de uma escola técnica estadual localizada no bairro República do município de
Vitória – ES. Uma discussão mais aprofundada sobre a construção deste
instrumento assim como os testes produzidos para a aplicação nas turmas
pode ser encontrados em Minegishi99.
97
98
99
RAYMUNDO, V. P.,p. 87
RAYMUNDO, 2009, p.89
MINEGISHI, M. M., 2013.
89
Esse tipo de pesquisa exige uma intervenção no ambiente de ensino,
entretanto com o intuito de manter a validade ecológica do ambiente de
aprendizagem, procuramos intervir o mínimo possível. Utilizamos nesta
pesquisa um teste com questões cujas saídas eram dicotômicas em que o
acerto foi o julgamento correto, por parte do estudante, sobre a veracidade (V)
ou a falsidade (F) da proposição de cada item. A construção de testes
padronizados com itens fechados é uma metodologia bem conhecida e
razoavelmente simples e seguirá os padrões clássicos desse desenvolvimento
como os propostos por Borges, Borges e Talim100 e Fernandes e Talim101. Vale
ressaltar ainda que os estudantes foram incentivados a participar da pesquisa,
pois os testes aplicados geraram uma nota que posteriormente foi incorporado
à média trimestral. Segundo Raymundo, testes realizados por examinandos
motivados possuem fidedignidade alta.
Foram voluntários desta pesquisa, 36 alunos do 4º ano do curso Técnico
em Eletrotécnica integrado ao Ensino médio e outros 20 alunos do 3º ano do
curso Técnico em Mecânica integrado ao Ensino Médio do turno Noturno da
Escola Estadual Arnulpho Mattos. O instrumento foi aplicado no 3º trimestre do
ano letivo de 2012 no mês de Setembro. O fato dos cursos serem técnicos nos
incentivou na escolha, visto que poderíamos investigar se os alunos do curso
de Eletrotécnica, por terem matérias técnicas em que fundamentos do
eletromagnetismo são utilizados, teriam maior facilidade em aprender os
conceitos do eletromagnetismo do que os alunos do curso de Mecânica.
VALIDADE DO INSTRUMENTO
Para Raymundo, a validação é o processo de examinar a precisão de
uma determinada predição ou inferência realizada a partir dos resultados de
um teste. Se valida não propriamente o teste em si, mas a interpretação dos
dados decorrentes de um procedimento específico. A validação inicia-se desde
o momento que o mesmo é idealizado e prossegue durante todas as etapas até
a interpretação dos resultados. Existem três aspectos da validade que
100
101
BORGES, O.; BORGES, A. T., TALIM, S., 2007..
FERNANDES, S. A.; TALIM, S. 2009.
90
correspondem aos objetivos de um teste: 1) Validade de conteúdo. 2) Validade
de critério. 3) Validade de construto.
Para esta autora, a validade de conteúdo refere-se ao julgamento sobre
o instrumento. Neste aspecto o instrumento é julgado se realmente ele cobre
os diferentes aspectos do seu objetivo, não desviando deste. A finalidade da
validade de critério é verificar se o instrumento é capaz de identificar os itens
que são efetivamente melhores para uma determinada atividade, ou seja, se o
instrumento é capaz de ordenar adequadamente de acordo com o fim. Já a
validade de construto possibilita determinar qual a característica educacional
que explica a variância (medida de dispersão dos resultados em relação à
média) do teste ou, então, qual o significado do teste. Em outras palavras: Será
que o instrumento realmente mede aquilo que se propõe a medir? “A validação
de construto não se limita a validar um teste; o seu alcance é bem mais amplo,
centrando-se o seu objetivo na validação da teoria em que se apoiou a
construção do instrumento”102.
A validação do conteúdo, segundo Raymundo, não pode ser
determinada estatisticamente e pode ser resultado do julgamento de
especialistas. A validação do conteúdo do instrumento utilizado foi realizada
pelo professor de Física da instituição onde a pesquisa foi realizada. Já a
validade de critério e de construto foi realizada mediante o tratamento Rasch.
Concordamos com Molenaar e Hoijtink
103
quando eles afirmam que os
modelos Rasch oferecerem os melhores métodos de ajuste e apresentam-se
de uma forma bem simples, pois leva em consideração somente o escore dos
sujeitos ao responderem a um teste e o escore de cada um dos itens que
compõe o teste. Por isso, adotou-se como critério para a validação dos
instrumentos de medida a análise das estatísticas resultantes do modelamento
Rasch, principalmente, o ajuste dos itens e a unidimensionalidade do
instrumento.
102
103
RAYMUNDO, 2009, p.88
MOLENAAR,I.W.,HOIJTINK, H., 1996. p. 27-45
91
Segundo Coelho104 uma estratégia utilizada para avaliar a qualidade de
um instrumento é analise da unidimensionalidade. A unidimensionalidade é
desejável em uma escala, pois a análise da proficiência do sujeito e da
dificuldade do item só faz sentido se avaliamos um único atributo ou uma única
dimensão latente. Por isso, quando analisamos a unidimensionalidade do
instrumento, estamos interpretando se o instrumento passa pelo critério de
validade de construto.
METODOLOGIA DE ANÁLISE DE DADOS
Utilizamos nesta pesquisa o programa computacional WINSTEPS, pois
este, segundo Linacre e Wright105, geram os escores de um tratamento Rasch.
Os resultados obtidos após o tratamento vêm em forma de estimativas para a
proficiência dos estudantes, a complexidade dos itens e as estatísticas de
ajuste para interpretarmos os critérios de validade de construto, validade de
critério, fidedignidade e unidimensionalidade dos instrumentos106. A partir das
estimativas geradas, podemos de forma objetiva descrever os resultados dos
testes para todos os alunos, individualmente e também analisar as questões
por conceito eletromagnético explorado.
A dimensionalidade de uma escala ou instrumento pode ser verificada a
partir da interpretação de duas estatísticas de ajuste e a análise da variância
dos dados. Se apenas um fator fosse responsável pelos resultados em um
teste, então esse fator explicaria 100% da variância observada, mas isso é
praticamente impossível. Por isso, para verificar a unidimensionalidade da
escala devemos verificar se a primeira dimensão (dimensão Rasch) explica a
maior parte da variância nos dados. Linacre107 sugere que para garantir a
unidimensionalidade da escala, a variância explicada na primeira dimensão
seja maior que 50% (R2 > 0,50). Analisar a Variância significa avaliar a
104
105
106
107
2011
LINACRE, J. M.; WRIGHT, B. D., 2000.
COELHO, 2011
LINACRE, J. M., 2009.
92
dimensionalidade da escala do instrumento. A unidimensionalidade é uma
propriedade fundamental que as escalas devem apresentar, pois elas sinalizam
para em que proporção o construto que nos propomos a investigar em uma
pesquisa está presente na escala (e consequentemente no instrumento que
gerou a escala). Não podemos pensar que o construto que pretendemos
investigar coresponderá a 100% da variância dos dados (nas pesquisas
educacionais, por exemplo, outros fatores são inerentes ao processo de
avaliação), mas podemos pensar em “grau” de unidimensionalidade. Algumas
estatísticas resultantes do tratamento Rasch nos permite fazer inferência sobre
a unidimensionalidade da escala.
Para
interpretarmos
a
unidimensionalidade
da
escala
e,
consequentemente, do instrumento que a gerou, interpretaremos a tabela 23
gerada pelo software WINSTEPS. Nessa tabela, são estimados os valores para
a variância “Empírica” e “Modelada” e para Coelho108 é desejável que esses
valores estejam próximos. Depois analisaremos a Tabela 3.1 do WINSTEPS
que descreve um destes testes: a estatística RMSE (Root Mean Square
standard Error). RMSE é a raiz quadrada do erro médio da variância calculada
para as medidas dos sujeitos (competências) e para as medidas dos itens
(dificuldade). Esta estatística é composta de duas parcelas: Modelada RMSE e
Real RMSE. É desejável que os seus valores sejam aproximadamente iguais.
Isto demonstra que divergência nos dados tem pouco efeito na precisão global
das medidas109.
Através da estatística INFIT/MNSQ utilizada pelo WINSTEPS é possível
analisar a qualidade psicométrica dos itens ou em outras palavras ajustar os
itens ao modelo. Segundo Linacre110, para esse ajuste, os valores encontrados
entre 0.5 e 1.5 são considerados aceitáveis para a confiabilidade das medidas.
Coelho111 sinaliza que o MNSQ corresponde à significância da qualidade dos
itens do instrumento e considera o valor unitário como o de um ajuste perfeito
do item ao modelo. Podemos também analisar a complexidade dos conceitos
108
2011
Linacre, comunicação pessoal, 22/02/2010
110
2009
111
2011
109
93
transportados aos itens interpretando o parâmetro de dificuldade desses, e
medir a proficiências dos estudantes através do parâmetro das pessoas.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
Ao conduzir a análise Rasch, verificaremos inicialmente à estatística de
ajuste dos itens ao modelo. Essa estatística inclui uma análise denominada
INFIT, que segundo Borges e Mendes112 é uma estatística mais sensível aos
comportamentos desviantes que afetam os itens próximos do nível medido de
atitude do indivíduo e também é a estatística mais relevante para analisar a
qualidade dos itens. Para Coelho113, essa análise é baseada na variação entre
o padrão de resposta observada e o padrão de resposta esperado pelo modelo
desenvolvido. A importância de realizar essa análise é que ela determina a
consistência da medida realizada, ou ainda podemos dizer que ela determina o
ajuste dos itens ao modelo. O MNSQ é a média quadrática da estatística INFIT
e determina a significância da análise. Se os valores encontrados nessa
estatística não estão no intervalo de confiança desejável, uma revisão no
modelo deve ser realizada, antes de estimar seus parâmetros. Todos os
valores estão entre 0.5 e 1.5, portanto dentro das especificações. Para
Coelho114, o MSQN corresponde à significância da qualidade dos itens do
instrumento. O valor igual a 1 significa que o ajuste do item ao modelo foi
perfeito. Entretanto, não se pode esperar que todos os itens fiquem
perfeitamente ajustados. Obtivemos resultados próximo a 1115, significando que
todos os itens estão bem ajustados ao modelo e que as medidas são
consistentes e confiáveis.
O WINSTEPS não desconsiderou nenhum estudante da amostragem o
que significa que todos esses alunos geraram dados confiáveis. O próprio
programa retira resultados não confiáveis. Logo houve um adequado ajuste das
pessoas ao modelo.
112
BORGES, O; MENDES, I. 2007.
2011
114
2011
115
Os resultados foram obtidos em tabelas resultantes do tratamento Rasch executado pelo
WINSTEPS e podem ser encontrados em Minegishi (2013).
113
94
Os valores encontrados para a variância empírica e a variância
modelada foram de 16.8% e 16.7%, portanto valores próximos de acordo com
o esperado, que asseguram a unidimensionalidade da escala. Quanto aos
resultados para REAL RMSE e MODELO RMSE, para os indivíduos
encontramos os valores de 0.42 e 0.41 e para os itens encontramos os valores
0.40 e 0.39. Era desejável que os valores fossem aproximadamente iguais.
Isso demonstrou que a divergência nos dados tem pouco efeito na precisão
global das medias e que temos um único construto sendo avaliado, portanto
podemos considerar que o instrumento refletiu o entendimento dos estudantes
em relação aos conceitos de eletromagnetismo.
Com a “régua” (figura abaixo) podemos visualizar mais facilmente o nível
de dificuldade dos itens, que estão do lado direito, e o nível de proficiência de
cada estudante em eletromagnetismo, que está do lado direito da régua.
Podemos verificar que o aluno “ELE05” é mais proficiente que os demais
quando o assunto é o eletromagnetismo. Ele obteve 70% de acertos. Com
relação aos itens, verificamos que ocorreu uma dispersão maior quanto à
complexidade inerente a cada item, sendo o item 19 o mais complexo com
75,5% de erros, e o item 5 o menos complexo com 95% de acertos.116
116
A correlação entre item e conceito pode ser encontrada no trabalho de Minegishi, 2013
95
Figura 1 – Mapa de variáveis: Complexidade dos itens e nível de entendimento dos
estudantes
Analisando os itens com menos acertos podemos discutir sobre a
dificuldade de entendimento dos conceitos associados a estes pelos
estudantes. Destacamos aqui os três itens mais difíceis para os alunos e os
conceitos associados: o item 19, 39 (corresponde ao “3927a” da régua na
figura 1) e o item 31. O item 19 é relacionado ao conceito da força magnética
em função da velocidade de uma partícula, da carga elétrica desta partícula e
um Campo Magnético. 75,5% dos estudantes que analisaram esse item
96
marcaram como verdadeira a proposição de que a força magnética depende da
velocidade da partícula e de sua massa, o que nos leva a deduzir que os
estudantes se confundiram com a segunda Lei de Newton em que a força
realmente depende da massa, ou seja, houve uma troca de concepções de
mecânica com eletromagnetismo. Os alunos ainda não se desvincularam do
modelo mecânico.
No item 39, o conceito envolvido foi o da Lei de Lenz em que o sentido
de uma corrente induzida é tal que o campo magnético produzido pela corrente
se opõe à variação do fluxo magnético que induziu a corrente e a força
eletromotriz induzida tem o mesmo sentido que a corrente induzida. A
proposição do item foi a de que a corrente induzida é causada pela simples
presença do campo magnético. Os estudantes que erraram neste caso,
considerando os modelos mentais de Borges117, ainda não admitem o Modelo
Científico ou Eletrodinâmico118 definido por esse autor. O item 31 traz o
conceito da Lei de Indução de Faraday que diz que uma corrente é produzida
pela variação do fluxo magnético e da mesma forma a variação da corrente
elétrica produz um fluxo magnético variante. Este conceito possibilitou a
construção dos transformadores. A proposição do item era de que não haveria
voltagem no secundário de um transformador ao ligar duas pilhas no primário
deste. Os estudantes que erraram marcaram como verdadeiro a proposta de
que não houve voltagem no secundário, pois o número de espiras era
insuficiente. Aqui também os alunos ainda não consolidaram o Modelo
Científico ou Eletrodinâmico.
O mesmo conceito explorado no item 31 também foi associado aos itens
33, 34, 35 e 36. Respectivamente 57,6%, 60,6%, 45,5% e 42,4% dos
estudantes erraram esses itens. Esses percentuais indicam que boa parte dos
estudantes aprenderam os conceitos envolvidos nos itens. Diferente do item
31, esses itens dispunham, além de um gráfico para a análise dos estudantes,
da equação da Lei de Faraday. A equação pôde ser aplicada diretamente pelos
117
1998
É caracterizado pela ideia de que uma corrente elétrica sempre cria um campo magnético
em torno do condutor: o eletroímã é visto como um ímã temporário, que pode ser controlado
através da corrente, mesmo quando não há um núcleo sólido ou quando ele não conduz
eletricidade. As pessoas que usam tal modelo explicam sem problemas o seu funcionamento e
comportamento. Este e outros modelos podem ser encontrados no trabalho de Borges (1998).
118
97
alunos, o que não era o caso no item 31. Índices maiores de acertos podem ser
explicados por esses detalhes.
Os itens considerados menos complexos, aqueles nos quais a maior
parte dos estudantes acertou sinalizam que os mesmos podem ter aprendido
os conceitos associados a estes. Os itens com mais acertados foram os de
número 5 e 14. O item 5 foi extremamente fácil com; 95% dos estudantes
acertaram-no, ou seja, esses estudantes não apresentaram dificuldades em
reconhecer que a existência de um ímã está associada à constituição de um
dipolo magnético. No item 14 verificou-se que 85% dos estudantes concordam
que um eletroímã atrai um ímã qualquer a uma pequena distância. Podemos
afirmar que o Modelo em que Borges119 trata o Magnetismo como nuvem (ou
área de influência)120 está consolidada nos estudantes.
Verificamos que a maioria dos estudantes está alocada acima da linha
média da régua, o que nos leva considerar que a média da proficiência dos
estudantes em eletromagnetismo está acima da média de complexidade dos
itens e isso significa que os estudantes conseguem entender a maior parte
dos conceitos mobilizados pelos itens
do instrumento, com menor
probabilidade para entender os conceitos referentes aos itens 19 e 3927a. Vale
destacar que tanto os estudantes da turma de Eletrotécnica como os da
Mecânica estão uniformemente distribuídos ao longo da régua. É importante
ressaltar que o curso de Eletrotécnica têm em sua grade curricular disciplinas
técnicas que utilizam os conceitos do eletromagnetismo. Esse fato não
influenciou no desempenho desses alunos em relação aos estudantes de
Mecânica, que não são favorecidos por estas disciplinas em sua grade
curricular, o que nos levam a acreditar no empenho e nas mediações do
professor em sala de aula.
119
1998
Tal modelo acrescenta que a ação dos ímãs se manifesta dentro de uma região limitada de
influência. Objetos dentro daquela região são atraídos, enquanto que objetos que não são
atraídos estão fora do alcance do ímã, isto é, do ''campo magnético''. Tais pessoas referem-se
ao padrão de limalha de ferro espalhada em torno de um ímã como o campo magnético dele. O
magnetismo é causado pela organização interna dos átomos e moléculas segundo arranjos
especiais - um objeto está magnetizado quando seus átomos estão ordenados. O campo
magnético é descrito como uma nuvem ou como uma atmosfera envolvendo os corpos
magnetizados. Embora as pessoas falem em polos magnéticos, eles não entram nas suas
explicações.
120
98
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Destacamos inicialmente, devido ao processo de validação e das
qualidades psicométricas alcançadas pelo instrumento desenvolvido para essa
pesquisa, que o mesmo constituiu-se como uma ferramenta eficiente para
avaliar
o
entendimento
dos
estudantes
em
eletromagnetismo,
logo,
seguramente podemos recomendá-lo para outros professores de física
avaliarem seus estudantes.
Apesar de o tratamento Rasch possuir grande potencial para uso restrito
em pesquisas educacionais devido à complexidade para a análise de dados, o
instrumento desenvolvido nesta pesquisa constituiu-se em uma excelente
ferramenta para ser usado por qualquer professor de física para ensinar
eletromagnetismo aos seus estudantes, bastando para esse fim, saber
interpretar as respostas dos itens deste instrumento, como fizemos neste
trabalho. Para melhorar ainda mais os resultados de suas aulas, o professor, a
partir dos dados obtidos, pode refletir sobre suas ações pedagógicas. Umas
dessas reflexões podem dar origem a uma nova metodologia de ensino a
acrescentar aos demais utilizados.
Ficam bem claro quais são as limitações dos estudantes no aprendizado
dos conceitos trabalhados em cada item do instrumento. Um exemplo foi o
conceito da Lei de Indução de Faraday em que a grande maioria dos
estudantes não atingiu o Modelo Científico proposto por Borges121. Para este
pesquisador, aprender implica em construir modelos mentais mais sofisticados.
Instrumentos como este elaborado nesta pesquisa, podem auxiliar o professor
para que ele possa tomar ações pedagógicas mais precisas para alcançar este
objetivo.
Finalmente, atendendo aos objetivos específicos desta pesquisa, por
meio do desenvolvimento e validação de um instrumento para avaliar o
entendimento conceitual de estudantes em eletromagnetismo. Nessa pesquisa,
pudemos analisar o entendimento dos estudantes do Ensino Médio nos
121
1998
99
conceitos de eletromagnetismo e interpretar os conceitos que apresentam
maior complexidade de entendimento por parte dos estudantes.
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